Hidrocloración catalítica de clorometanos en fase gas mediante catalizadores metálicos soportados sobre carbón activo

Resumen

La presente Tesis Doctoral se enmarca en la línea de investigación desarrollada en la Sección de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Madrid sobre el tratamiento de corrientes gaseosas contaminadas con compuestos organoclorados El objetivo general de este trabajo se centra en el estudio de la hidrodecloración catalítica en fase gas de clorometanos (cloroformo, diclorometano y monoclorometano), a bajas concentraciones, utilizando catalizadores de Pd, Pt, Rh y Ru soportados sobre carbón activo granular, con la finalidad de obtener un catalizador activo, estable y selectivo a productos de baja toxicidad. La consecución del objetivo general descrito se desarrollará a través de los siguientes objetivos específicos: ¿ Evaluar la actividad de los catalizadores de Pd/C seleccionados en trabajos anteriores con diclorometano, en la hidrodecloración de monoclorometano, diclorometano y cloroformo, con el fin de poder extender la aplicación de dichos catalizadores al tratamiento de otros clorometanos. Se estudiará el efecto de las condiciones de operación en el proceso y se propondrá un esquema de reacción. ¿ Analizar las posibles causas de la desactivación de los catalizadores de Pd/C y relacionarla con sus propiedades físico-químicas y la evolución de las mismas con el tiempo en operación.Estudiar la influencia del compuesto precursor de Pd utilizado para la preparación del catalizador en la actividad y selectividad del mismo. ¿ Estudiar la cinética del proceso, con el fin de disponer de la información necesaria para el diseño del reactor químico y su posible aplicación a escala industrial. A partir de los resultados experimentales de conversión frente a tiempo espacial obtenidos para cada clorometano, se propondrá un mecanismo de reacción, a partir del cual se desarrollarán las ecuaciones cinéticas que permitan predecir la eliminación de monoclorometano, diclorometano y cloroformo. ¿ Evaluar la actividad de catalizadores preparados con otros metales nobles, Pt, Rh y Ru, soportados sobre carbón activo, en la hidrodecloración de diclorometano, con el fin de obtener un sistema catalítico que pudiera mejorar las prestaciones de los catalizadores de Pd/C, en especial la estabilidad. Se caracterizarán sus propiedades físico-químicas a fin de relacionar el comportamiento de los catalizadores con las mismas. ¿ Estudiar la influencia de diferentes condiciones de preparación de los catalizadores de Pt/C (temperatura de reducción del catalizador, contenido metálico y tipo de carbón activo utilizado como soporte) en la hidrodecloración de diclorometano. La influencia de estas variables sobre la actividad de los catalizadores se analizará en relación con las propiedades físico-químicas más significativas del catalizador.Analizar la influencia de las condiciones de operación (tiempo espacial, relación molar H2/DCM, concentración de contaminante y temperatura de reacción) en la hidrodecloración catalítica de diclorometano en un reactor de lecho fijo con catalizadores de Pt/C. ¿ Disponer de la información necesaria para el diseño del proceso con el catalizador de Pt/C, estudiando la cinética intrínseca del mismo, previo análisis de las etapas físicas. Una vez establecidas las condiciones que permiten descartar la existencia de limitaciones difusionales, se propondrá un mecanismo de reacción, a partir del cual se desarrollarán las ecuaciones cinéticas que permitan predecir la velocidad de desaparición de diclorometano.